인텔 코어 i9-10900K/i7-10700K/i5-10600K 벤치마크

5.2 GHz 실사용이 가능할까? 10 코어 20 스레드 5.3 GHz CPU 등장!

QM슈아
145 27966 2020.05.20 21:49





10번째를 맞이하는 인텔 코어 프로세서

5 GHz를 뛰어넘는 부스트 클록에 도전하다



우리가 일반적으로 최초의 컴퓨터(외장 프로그램 방식으로 구현되는 컴퓨터는 콜로서스나 Atanasoff–Berry Computer, 약칭 ABC라 불리는 컴퓨터도 존재하지만 본 설명에서는 일반적으로 알려진 내용을 기반으로 함을 참고 바랍니다)라 부르는 기기가 본격적으로 등장한 시기는 무려 1947년으로 거슬러 올라가야 합니다. 전자식 숫자 적분 및 계산기, 약칭 에니악(ENIAC; Electronic Numerical Integrator And Computer)이라고 불렸던 이 기계는 오늘날 컴퓨터와는 사뭇 다르게 길이 25 m, 높이 2.5 m, 폭 1 m라는 무시무시한 크기를 지니고 있었습니다. 게다가 키보드 버튼 하나, 마우스 클릭 한 번으로 소프트웨어가 구동되어 많은 업무가 수행되는 현대와 달리, 당시의 컴퓨터는 처리하려는 작업이나 연산에 따라 배선 위치를 옮겨서 배선판을 구성하여 처리되는 방식이었습니다.


과거의 컴퓨터와 달리, 현대 컴퓨터는 폰 노이만 구조(프로그램 내장 방식)가 적용되면서 본격적인 산업 성장의 발판을 마련했습니다. 바야흐로 4차 산업, 정보통신 기술의 모태가 마련된 셈이죠. 이후 컴퓨터는 인간의 역사에서 찰나의 순간에 가까운 짧은 시간 동안 눈부신 발전을 이뤄냈습니다. 인텔과 AMD로 대표되는 x86 프로세서 제조사가 컴퓨터 산업의 발전을 이끌어 왔고, 싱글 코어에서 듀얼 코어, 쿼드 코어를 거쳐 최근 데스크톱 PC는 메인스트림 제품군에서도 10 코어를 훌쩍 뛰어넘는 제품을 만나볼 수 있게 되었습니다. 불과 10년 전만 하더라도 이렇게 가파른 상승세에 오를 것이라고 예상하기 어려웠을 텐데, 컴퓨터의 발전만큼은 함부로 예측하기가 어렵네요.


이렇듯 빠르고 강력한 성장세를 이룬 데스크톱 PC 분야지만, 최근 몇 년 사이에는 과거의  혁신에 비해 조금은 더딘 성장세를 보이는 듯합니다. 최근 몇 년 사이 새롭게 적용한 아키텍처로 인해 놀라운 변화를 가미하여 기업 이미지 자체를 바꾸고 있는 AMD와 같은 사례도 있기는 하지만, 대표적인 CPU 제조사인 인텔은 여전히 제자리걸음을 한다는 인상이 짙습니다. 아키텍처의 변화도 정체되어 있지만, 새롭게 출시하는 이번 코어 시리즈에 이어 다음 세대조차도 14 nm 제조공정을 사용한다는 루머가 온라인 곳곳에 퍼져 있기도 하죠. 이 시점에서 경쟁사가 성공적으로 7 nm 제조공정으로 도약했다는 것은 시사하는 바가 큽니다. 반도체 시장 1위 기업에 해당하는 공룡 기업, 인텔의 위상을 무색하게 만들기 충분해 보이니까요.





프로세서의 개발은 하루아침에 이루어지는 것이 아니기에, 인텔이 현재의 메인스트림 시장 상황을 한번에 뒤집기에는 여러모로 무리가 있어 보이는데요. 그렇다고 또 마냥 손 놓고 있을 수만은 없는 노릇이죠. 인텔은 현재의 정체된 분위기와 차세대 코어 시리즈라는 명칭에 걸맞은 성능을 이룩하기 위해 새로운 카드를 꺼내 들었습니다. 현재 자신들이 할 수 있는 범주에서 최고의 프로세서를 만들겠다는 다짐과도 같이 들리는데요. 이제는 슬슬 지겹다는 느낌도 드는 14 nm 제조공정이지만, 코어 수와 부스트 클록은 오히려 커피레이크 리프레시보다 더 높아졌습니다. 한계점을 예측하기 어려울 정도로 14 nm 깎는 장인이 되었다는 인상마저 주는 인텔, 그런 인텔이기에 생산할 수 있었다는 생각이 드는 프로세서가 드디어 시장에 그 모습을 드러냈습니다. 2020년 5월 20일 오후 10시, 인텔의 10번째 코어 시리즈이자 커피레이크 시리즈의 계보를 잇는 제품, 코멧레이크-S의 공식 엠바고가 해제되면서 세상에 모습을 드러내었습니다. 하드웨어를 좋아하는 분들이라면 이번 10세대 코어 시리즈가 절대적으로 높은 성능을 보여줄 것이라는 기대보다는, 아마도 부스트 클록이 얼마나 높아지고 어느 정도 선을 유지할 수 있을지 궁금해하실 것 같은데요. 이번 벤치마크 칼럼으로 10세대 코어 시리즈의 성능을 찬찬히 살펴볼까요?












코멧레이크-S 다이 사진 (클릭 시 큰 이미지로 감상이 가능합니다.)


14 nm 제조공정의 한계를 시험하다



지금으로부터 약 5년 전인 2015년, 인텔은 4세대 코어 시리즈인 하스웰(Haswell)의 뒤를 잇는 차세대 프로세서, 브로드웰(Broadwell)을 새롭게 발표합니다. 하스웰 프로세서는 LGA 1150 소켓 규격을 유지했기에 9 시리즈 마더보드와 함께 사용이 가능했고, 독특하게도 L4 캐시가 실험적으로 도입되었던 모델이기도 하죠. 하지만 브로드웰 프로세서를 기억하시는 분들은 거의 없을 것 같은데, 이후 등장한 6세대 코어 시리즈, 스카이레이크(Skylake) 프로세서가 같은 해에 출시되었기 때문일 것 같습니다. 발매 텀도 매우 짧았으며(브로드웰: 2015년 6월 / 스카이레이크: 2015년 9월, 데스크톱 프로세서 기준) 스카이레이크 프로세서는 DDR4 메모리 호환과 상대적으로 높은 오버클록 잠재력 때문에 브로드웰 프로세서보다 더 많은 관심을 끌기에 충분해 보였습니다.


그럼에도 브로드웰 프로세서를 굳이 언급한 이유는 인텔 최초로 14 nm 제조공정을 활용한 프로세서이기 때문인데요. 이후 인텔은 스카이레이크, 카비레이크(Kaby Lake), 커피레이크(Coffee Lake), 커피레이크 리프레시(Coffee Lake Refresh)에 이르는 동안 꾸준히 14 nm 제조공정을 활용해왔습니다. 심지어 위에서 언급한 6~9세대 코어 시리즈는 사실상 동일한 아키텍처(스카이레이크 아키텍처)로 구성된 제품들이기 때문에, 노골적으로 얘기하자면 부스트 클록이 조금씩 높아지거나 코어 수가 조금씩 늘어나는 정도 외에는 별다른 차이점을 찾기 어려웠습니다. 이 시기의 인텔은 여러 요인에 의해서 10 nm 제조공정으로의 전환에 어려움을 겪었고, 반도체 생산 수율에 차질이 빚어지는 까닭인지 모바일 U 프로세서 라인업에 한하여 10 nm 제조공정 프로세서를 투입했습니다.


반면, 데스크톱 프로세서 라인업은 사정이 조금 달랐는데요. 인텔에서는 사실상 아키텍처의 전환이 없던 시기를 겪고 있기에, 이전 세대보다 더 높은 성능을 발휘하려면 응당 부스트 클록이나 코어 수가 더 늘어나야 하는 상황이 되었습니다. 제조공정 전환이 매끄럽지 않은 상황에서 부스트 클록을 높이거나 코어 수를 늘리는 것은 쉽지 않았겠지만, 9세대 코어 시리즈에서는 i9-9900K로 5 GHz에 달하는 부스트 클록을 보여주었고 i9-9900KS에 와서는 올 코어 부스트 클록 5 GHz를 선보이기도 했습니다. 그리고 이번 10세대 코어 시리즈의 발표로, 사실상 링 버스(Ring Bus) 아키텍처의 한계점이라고 볼 수 있는 10 코어가 메인스트림 데스크톱 프로세서로 등장하기에 이르렀죠. 경쟁사의 3세대 라이젠 프로세서가 표기상 부스트 클록과 올 코어 부스트 클록이 제법 동떨어져 있었다는 것을 고려하면, 인텔의 높은 부스트 클록은 게임 성능의 향상으로 이어지는 만큼 게이머에게 여전히 높은 인기를 구가하고 있는 상황입니다. 또한, 여전히 일부 소프트웨어에 한해서는 여전히 AMD보다 최적화 상황이 앞서기 때문에 원활한 소프트웨어 구동도 기대해봄 직하죠. 즉, 아키텍처 전환이 다소 늦어지더라도 코어 수 및 부스트 클록의 증가가 뒤따른다면, 적어도 한동안은 이런 변화 점이 고스란히 성능 향상으로 이어갈 수 있다고도 해석할 수 있습니다.


여기까지만 보면 인텔의 상황이 그다지 나빠 보이지 않을 수 있는데, 사실 차세대 제품까지도 14 nm 제조공정을 활용하겠다고 루머가 나도는 현 상황은 인텔의 입장에서 긍정적인 분위기라고 보긴 어렵습니다. 단순히 14 nm 제조공정만을 활용할 수 있어서 그에 맞추어 로드맵을 짜는 것과 제조사에서 필요에 의해 공정 전환을 늦추는 것은 많은 차이를 보일 텐데요. 경쟁사가 지난 몇 년 동안 IPC나 부스트 클록 등을 끌어올린 덕분에 이제는 여러 방면에서 인텔의 입지를 위협하는 상황이기에, 인텔은 데스크톱 라인업도 제조공정을 전환할 준비를 해야 합니다. 인텔 10 nm  제조공정이 저전력 모바일 프로세서에 한정하여 공급되고 있다는 것은, 바꿔 말하면 데스크톱 프로세서와 같이 높은 부스트 클록을 유지할 수 있어야 하는 제품군은 생산 수율이 높지 않다는 의미로도 해석이 가능하겠네요. 혹은 인텔이 원하는 부스트 클록 범주가 스위트 스폿(Sweet Spot)을 지나쳐서 전력 효율이 떨어지는 것일지도 모르겠습니다.


어느 쪽이건 인텔이 내놓은 10세대 코어 시리즈는 14 nm로 만들어낼 수 있는 최상의 제품이라는 생각이 듭니다. 코어 수와 부스트 클록의 한계를 돌파하여 두 마리 토끼를 모두 잡는 데 성공하다니, 한편으로는 놀랍습니다. 물론 이런 인텔의 노력과는 달리, 제품 성능에 따라서는 시장의 반응이 매우 냉담할지도 모르겠습니다. 앞서 14 nm 제조공정에 대한 잡설을 풀었으니, 이제 조금 더 10세대 코어 시리즈를 자세히 들여다봐야겠네요.











클릭 시 큰 이미지로 감상할 수 있습니다.


CPU 특징 비교



10세대 코어 시리즈의 주요 스펙에 대해 간략히 표로 정리해보았습니다. 아키텍처가 코멧레이크로 변경되기는 했지만, 결국은 스카이레이크 아키텍처에 기반한 것이기 때문에 내부 로직의 변경은 없다고 보아도 무방할 것 같습니다. 다만 코어 i9-10900K에 한해서는 독특한 항목이 하나 추가되었는데요. 바로 Thermal Velocity Boost(이하 TVB)입니다. TVB는 단순하게 설명하자면 코어 온도에 따라서 부스트 클록의 폭을 높여주는 기술의 일종인데요. 경쟁사의 XFR(eXtended Frequency Range)이 공급되는 전력과 코어 온도에 따라서 부스트 클록을 높여주기 때문에 기술적인 부분에서는 유사하다고 볼 수 있겠네요.


사실 TVB는 이번에 처음 등장한 신기술은 아닙니다. 순간적으로 높은 부스트 클록을 달성하기 위해 모바일 프로세서에서 먼저 활용되던 기술의 일환인데요. 8세대 코어 모바일 프로세서에서는 최대 부스트 클록을 4.6 GHz에서 4.8 GHz까지 높여주는 기술로 소개되기도 했습니다. 다만, 이 기술은 소개되던 당시 맹점이 있었는데요. TVB가 동작하는 전제 조건은 표면온도(Tcase)가 50℃ 이하(Coffee Lake H 기준) 또는 70℃ 이하(Coffee Lake R, Whiskey Lake U, Comet Lake U 기준)여야만 온전히 동작한다는 것이었습니다. 기본적으로 열 관리가 어려운 모바일 프로세서라는 점을 고려했을 때, TVB는 과연 제대로 활용이 가능한 기술인지 의심하는 것이 당연해 보였죠. 이번 코어 i9-10900K에 적용된 TVB는 온도에 따라서 싱글 코어 및 멀티 코어 부스트 클록의 범주를 100 MHz 높이는 데 초점을 맞추고 있습니다. 올 코어 부스트 클록 역시 마찬가지이므로, TVB가 동작하지 않는 범주에서 i9-10900K가 동작하는 부스트 클록 범주는 4.8 ~ 5.2 GHz가 되는 셈입니다.




XTU로 확인한 i9-10900K 코어별 부스트 클록


인텔의 경우, 코어 수에 따른 부스트 클록 범주를 궁금해하시는 분들이 많은 것 같은데요. 이번 10세대 코어 시리즈 역시 활성화 코어에 따라서 부스트 클록 범주가 다르게 적용되는 특성을 그대로 유지하고 있습니다. 위에서 첨부한 i9-10900K의 경우, 1코어 및 2코어가 동작하는 상황에서는 최대 5.3 GHz까지 동작(TVB 기준)하지만, 6~10코어가 동작하는 상황에서는 최대 4.9 GHz(TVB 기준)로 동작하는 특성을 보입니다. 인텔 프로세서의 코어별 부스트 클록 범주를 확인하고자 하신다면, 위에 첨부된  CPU 특징 비교 표에서 올 코어 부스트 항목을 참고해주시기 바랍니다(순서대로 작성된 작은 숫자가 1코어~최대 코어를 의미합니다).


다른 특징도 살펴볼까요? 우선 i9-10900K와 i7-10700K의 공식 메모리 지원 범위가 이전 세대보다 조금 더 늘어난 부분이 눈에 띕니다. 9세대 코어 시리즈까지는 DDR4-2,666 MHz까지 공식 지원했기 때문에, CPU 및 메모리 오버클록을 지원하지 않는 B, H 마더보드에서는 메모리 역시 DDR4-2,666 MHz를 초과할 수 없었는데요. i9-10900K 및 i7-10700K는 DDR4-2,933 MHz까지 지원하게 되었습니다. 사실 이 두 CPU에 한해서는 Z490 마더보드를 함께 활용하게 될 터이니 메모리 오버클록이 가능하므로 별 의미 없는 내용이겠지만, Non K 제품군이나 저전력 제품군 역시 동일한 메모리 클록을 지원할 것이라는 점에서는 조금 의미를 지니게 되겠네요. 또 다른 특징은 열 설계 전력, TDP의 변화입니다. 이전 세대까지 인텔의 TDP 정책은 K SKU라고 해도 대부분 95 W에 머물렀는데, 이번 세대에 와서는 125 W로 변경되었습니다. 아래에서 후술할 전력 제한(Power Limit)과 연계한다면 제법 현실적인 범주로 바뀌었다는 것에 의의가 있을 것 같네요.


Z490 마더보드에 대한 얘기가 나와서 말인데, 이미 알고 계신 분이 많겠지만 이번 10세대 코어 시리즈는 소켓이 변경됩니다. CPU 소켓이 변경된다는 말은 이를 지원하는 마더보드 역시 새로운 제품을 활용해야 한다는 의미이고, 9세대까지 활용하던 LGA 1151 v2 마더보드를 활용할 수 없다는 의미이기도 합니다. 6~9세대 코어 시리즈는 동일한 LGA 1151 소켓을 활용했기 때문에 마더보드 UEFI를 개조해 최신 CPU를 구형 마더보드에서 활용하는 경우도 종종 볼 수 있었는데요. 이런 접근 자체를 물리적으로 막겠다는 의사표명처럼 느껴지기도 합니다. 물론 부정적인 의미만 존재하는 것은 아닌데요. 마더보드 제조사에 따라서는 차세대 코어 시리즈를 위해서 PCI-Express 4.0 슬롯을 미리 탑재하기도 했습니다. 3세대 라이젠을 위한 X570 마더보드와 비슷한 사례라고 볼 수 있는데, 이전 세대 프로세서를 장착하면 PCI-Express 3.0으로 동작하는 구조가 이번 Z490에서도 그대로 적용된 셈이죠. 무엇보다도 이번 Z490 마더보드는 전반적으로 전원부 품질이나 페이즈 구성이 보강된 모습을 보여줍니다. 각 제조사의 최상위 라인업에는 90A Power Stage 부품을 보는 것이 어렵지 않다는 것만 보아도 그렇고요. 인텔 Wi-Fi 6(GiG+)를 지원하는 것 또한 주요 변경점 중 하나가 되겠습니다.


마지막으로 살펴볼 부분은 가격입니다. 10세대 코어 시리즈와 9세대 코어 시리즈의 가격을 비교해보면, 라인업별로 거의 동일한 가격이 책정되었음을 알 수 있습니다. 그간 인텔의 가격 정책을 생각해본다면 제법 의외라는 생각이 드네요. 특히 이번 10세대 코어 시리즈는 i5, i7, i9 모두 하이퍼스레딩(Hyper-Threading) 기술이 적용되었기에 라인업별 스레드 수가 제법 많아졌는데, 코어 수나 스레드 수가 증가한 것치고는 가격이 이전 세대와 동등 혹은 조금 더 저렴한 수준이라는 점이 인상적입니다. 물론 이러한 가격 책정은 현재 메인스트림 시장을 빠르게 점유해가고 있는 AMD와의 경쟁 구도에서 빚어진 것일 테지만, 개인 사용자에게는 상대적으로 저렴한 가격에 더 나은 성능의 프로세서를 활용할 수 있게 되는 셈이니 환영할 만한 소식이 아닐까 싶습니다.


자, 이제 14 nm 제조공정에 대한 이야기와 CPU 특징을 간략히 비교해보았습니다. 프로세서에 대해 알아야 할 내용 혹은 알아두면 좋은 내용을 열거했지만, 실사용이 궁금한 분에게는 다소 길고 지루한 설명이었을 수 있겠다는 생각이 드는데요. 그래서 과연 코어 수와 스레드 수가 늘어난 10세대 코어 시리즈는 이전 세대와 비교했을 때, 그리고 경쟁사와 비교했을 때 어느 정도의 성능을 보여줄 수 있을까요? 이어지는 벤치마크와 게임 테스트로 10세대 코어 시리즈의 성능을 확인해보죠.












벤치마크 시스템 구성

14종 CPU 성능 비교 / RTX 2080 Ti



새롭게 출시한 인텔 10세대 코어 시리즈를 테스트하기 위한 벤치마크 시스템 구성표입니다. 이전 세대인 9세대 코어 프로세서 중 동일 라인업이라고 할 수 있는 i5, i7, i9 제품을 하나씩 대조군으로 선정했으며, 여전히 많은 사랑을 받는 8세대 코어 프로세서 2종도 대조군으로 포함했습니다. 경쟁사의 프로세서는 최근 출시한 라이젠 3 3300X를 포함, X 제품군으로 각 라인업을 채워 넣었습니다. AMD의 2세대 라이젠 프로세서인 라이젠 7 2700X, 라이젠 5 2600X까지 포함하여 총 14종 프로세서가 대조군으로 선정되었습니다.


게임 성능 측정을 위해서 그래픽 카드는 지포스 RTX 2080 Ti로 통일해 FULL HD 게임 테스트를 진행했습니다. CPU에 따른 성능 변별력을 확인하기 위해서 최상위 그래픽 카드를 사용했으며, 해상도 역시 대다수의 PC 유저가 활발하게 사용하는 1920 x 1080을 기준으로 했음을 참고 바랍니다. 이외에 메모리를 포함한 PC 컴포넌트는 모두 동일한 사양으로 맞추어 진행했습니다. 특히 메모리 설정에 대해서는 DDR4-3,200 CL14로 동일하게 맞추었는데요. 일반적으로 K SKU를 구매하는 사용자라면 메모리 오버클록이 가능한 Z490 마더보드를 구매할 것이라는 점을 상정하여 동일한 메모리 클록으로 설정했다는 점 참고해주시면 고맙겠습니다. 운영체제는 최근 MSDN 버전까지 배포되면서 정식 업데이트를 코앞에 두고 있는 Windows 10 Pro 20H1 버전으로 진행했으며, UEFI 설치 및 전원 설정은 고성능 옵션(AMD는 AMD 고성능)으로 설정했습니다. 그 외 드라이버 버전 등은 위 구성표를 참고해주시기 바랍니다.






※ 퀘이사존 후원사 특별 협찬



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모니터: 인터픽셀 IPQ2731






메모리: G.SKILL TRIDENT Z NEO DDR4-3,200 CL14 8GB x2 서린씨앤아이






그래픽카드: EVGA 지포스 RTX 2080 Ti FTW3 ULTRA GAMING 11GB






SSD: Apacer PANTHER AS340 960GB 서린씨앤아이




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파워서플라이: Antec HCG Extreme 1000W 80PLUS GOLD 뉴런글로벌














CPU 성능 측정: 벤치마크 테스트

벤치마크 툴 & 인코딩 & 렌더링 소프트웨어 11종 비교



먼저 살펴볼 것은 역시 벤치마크 성능입니다. CPU의 대략적인 성능을 파악하기에 용이한 벤치마크 툴은 크게 싱글 스레드(싱글 코어) 성능과 멀티 스레드(멀티 코어) 성능을 측정하는 것이 가능한데요. 10세대 코어 시리즈 중 최상위 프로세서로 출시한 코어 i9-10900K는 10 코어 20 스레드를 탑재한 CPU답게 이전 세대 코어 시리즈의 상위 모델인 i9-9900K보다 높은 성능을 보여주었습니다. 특히 부스트 클록이 Thermal Velocity Boost 기준 5.3 GHz에 달하는 만큼, 세부 테스트 결과에서는 높은 싱글 스레드 성능이 눈길을 끌었습니다(위 종합 그래프는 멀티 스레드 기준입니다). 물론 경쟁사의 12 코어 24 스레드 제품, 라이젠 9 3900X와 멀티 스레드 성능을 비교한다면 여전히 한걸음 물러나 최고의 작업 성능을 보여준다고 보긴 어렵습니다. 그럼에도 불구하고 전체 성능을 종합해봤을 때 성능 차가 라이젠 9 3900X와 크게 벌어지지 않는 이유에는 Adobe 소프트웨어의 영향이 있지 않을까 생각하는데요. 이번 테스트에서는 PugetBench 툴을 이용한 포토샵 테스트와 퀘이사존에서 실제로 유튜브 업로드용으로 제작한 영상 소스를 이용해 프리미어 프로 테스트를 병행했습니다. 실사용에 가장 가깝다고 할 수 있는 두 소프트웨어에서는 코어 i9-10900K가 매우 인상적인 성능을 보여주었는데, 포토샵에서는 가장 높은 점수를 달성했고 프리미어 프로 역시 라이젠 9 3900X와 크게 차이 나지 않는 모습을 보여주었기 때문입니다. 벤치마크 툴에 의한 성능과 실사용 성능이 어느 정도 괴리감을 보여주기는 하지만, 싱글 스레드의 영향력이 큰 소프트웨어나 순간적으로 높은 부하가 걸리는 툴에서는 i9-10900K가 충분히 강력한 모습을 보여줄 것으로 기대해볼 수 있겠네요.


코어 i7-10700K와 i5-10600K는 각각 i9-9900K 및 i7-8700K에 대응한다고 볼 수 있는 제품들입니다. 각 CPU는 대응 제품보다 조금 더 높은 부스트 클록이 적용되기 때문에 실제 테스트 결과 역시 소폭 높은 양상을 띠었습니다. 경쟁사와 비교한다면 코어 i7-10700K는 라이젠 7 3700X와 비슷한 성능을, 코어 i5-10600K는 라이젠 5 3600X와 비슷한 성능을 보여 경쟁 구도를 잘 형성했다고 볼 수 있겠습니다.




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CPU 성능 측정: FULL HD 게임 비교

1920 x 1080, FHD | 최대 옵션 | 11종 게임 |  EVGA RTX 2080 Ti FTW3



벤치마크 성능 이후 살펴볼 것은 많은 분이 궁금해하실 게임 성능입니다. CPU에 따른 성능 편차를 확인하기 위해 RTX 2080 Ti로 성능 측정을 진행했는데요. 위 게임 종합 성능 그래프를 본다면, i7-9700K를 기준으로 했을 때 10세대 코어 시리즈의 게임 성능 향상이 인상적으로 증가했다고 보기는 어려워 보입니다. 최신 게임이라고 해도 여전히 대다수의 게임은 8 코어 이상을 활발하게 사용하는 사례를 찾기 어렵고, 대다수의 게임은 저사양 시스템에서도 원활하게 동작할 수 있도록 4~6 코어에 최적화되기 때문으로 추측해봅니다. 다만, 멀티 코어를 활발하게 활용하는 일부 게임에서는 그래도 유의미한 차이를 확인할 수 있었습니다. 대표적으로 섀도 오브 더 툼레이더나 문명 VI, 보더랜드 3, 레인보우 식스 시즈와 같은 게임은 코어 수에 따른 성능 차가 제법 뚜렷하게 나타나는 경향을 보였습니다. 게다가 게임은 코어 수만큼이나 클록에도 영향을 많이 받기에, 이전 세대보다 부스트 클록이 향상된 10세대 코어 시리즈는 전반적으로 조금 더 개선된 성능을 보여주고 있습니다.


개인적으로는 i9-10900K의 성능도 인상적이었지만, i5 라인업에 해당하는 i5-10600K의 성능도 인상적이었는데요. 비록 i7-9700K나 i9-9900K보다는 조금 떨어지는 성능이지만, i5 라인업이라는 점을 고려한다면 제법 괜찮은 수준이라고 볼 수 있겠습니다. 단순히 RTX 2080 Ti를 이용한 게임 성능만 놓고 본다면 경쟁사의 최상위 제품과 견주어도 손색이 없기 때문입니다. 8 코어 이상을 온전히 지원하는 게임이 아닌 대다수의 게임에서는 i5-10600K라도 충분히 강력한 성능을 기대해볼 수 있겠습니다. 다만, 전반적인 성능 격차를 고려했을 때 9세대 코어 시리즈를 이미 사용 중인 유저는 10세대 코어 시리즈의 메리트를 크게 느끼기는 어려울 수 있겠네요.



※ 게임 그래프의 0.1% 최소 FPS과 1% 최소 FPS이란?


일반적인 FPS 측정 툴은 1초라는 시간 간격을 두고 FPS 수치를 기록합니다. 이는 우리가 흔히 FPS 레이트로 보는 수치가 FPS, 즉 초당 프레임 수(Frame per Second)이기 때문입니다. 다만 FPS 수치로 프레임을 기록할 경우 FPS 수치가 간헐적으로 떨어지는 끊김 현상, 스터터링(Stuttering)을 제대로 체크해내지 못하는 경우가 많습니다. 게임에서 FPS 수치는 60 FPS 이상을 가리키고 있지만, 체감상으로는 훨씬 낮게 느껴지는 현상이 여기에서 기인합니다. 이런 순간적인 FPS 드롭을 감지해내기 위해서는 PresentMon 계열 툴을 이용하는 경우가 많은데요. NVIDIA에서 새롭게 제공하는 FrameView나 AMD에서 제공하는 OCAT 역시 PresentMon 계열 FPS 측정 도구입니다. PresentMon과 같이 FPS 타임을 기록할 수 있는 툴을 이용하면 벤치마크를 진행하는 동안 생성되는 모든 FPS을 기록하는 것이 가능하며, 이렇게 측정된 원시 값(RAW Data)을 활용해 조금 더 원론적인 의미의 FPS 수치를 다양하게 계산할 수 있습니다.


0.1%나 1% 같은 수치는 이렇게 측정해낸 모든 FPS 수치를 백분위로 환산했을 때 하위 0.1% 및 1%에 해당하는 수치를 기록한 것입니다. 0.1% 최소 FPS은 게임을 즐기면서 체감할 수 있는 FPS 드롭 수치, 1% 최소 FPS은 일반적인 FPS 측정 툴이 잡아내는 최소 FPS 수치라고 이해한다면 그래프를 읽는 데 도움이 되지 않을까 생각합니다.




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전력 제한이 걸린 상태(왼쪽 이미지)와 전력 제한을 해제하는 설정(오른쪽 이미지)







CPU 성능 측정: 전력 제한과 오버클록

코어 i9-10900K 전력 제한 그리고 5.1 GHz 오버클록 간단 비교



최근 인텔 프로세서를 구매하거나 사용할 때는 꼬리표처럼 따라다니는 항목이 있는데, 바로 전력 제한입니다. 인텔 플랫폼에는 Power Limit라고 부르는 전력 제한이 걸려 있는데, 보통 짧은 시간 동안 강력한 성능을 발휘할 수 있도록 하는 Short Duration Package Power Limit(PL2)와 긴 시간 동안 부하가 걸릴 때는 과도한 전력 공급을 피하고자 TDP 수준에 맞게 전력을 제한하는 Long Duration Package Power Limit(TDP/PL1)로 나눌 수 있습니다. 아마 여기까지만 들어도 눈썰미가 좋은 분들이라면 제가 하려는 얘기를 눈치채셨을 것 같은데, 10세대 코어 시리즈의 TDP 수치가 높아진 것은 조금 더 높은 부스트 클록을 유지하겠다는 의미와도 상통한다고 볼 수 있습니다. 다만, 일부 사용자는 전력 제한이 존재하는 것 자체를 문제 삼을 수도 있는데요. 결국 벤치마크에서 보여주는 수치는 짧은 시간 내에 진행되는 경우가 많기 때문에, PL1 상태로 넘어가기 전의 수치일 가능성이 높을 수 있기 때문입니다. 다르게 말하면, 벤치마크에서의 성능과 실사용 성능이 다를 수 있다는 얘기일 수 있는데요. 오랜 시간 테스트가 진행되는 렌더링 테스트 등을 이용해서 실제로 성능에 차이가 발생하는지 테스트를 진행해보았습니다.


실제로 오랜 시간 모든 코어에 높은 부하가 걸리는 테스트는 전력 제한을 해제했을 때 조금 더 성능이 높아지는 것을 확인할 수 있었는데요. PL2 상태에서 PL1 상태로 전환되는 순간 부스트 클록이 낮아지는 문제가 해소되었기에, 벤치마크에서는 기본 상태보다 성능이 향상된 것을 확인할 수 있었습니다. 반면 게임에서는 모든 코어에 100%에 가까운 부하가 걸리는 상황을 연출하기가 어려우므로, 기본 상태와 전력 제한 해제 상태가 큰 차이를 보이지 않습니다. 게임에 따라서 오차 범위 수준이라고 볼 수 있겠네요.


그렇다면 PL 상태에 따라서 부스트 클록이 어떻게 변화할까요? 이를 그래프로 확인하면 아래와 같습니다.







위 그래프는 매크로를 이용하여 CINEBENCH R20을 연속으로 실행한 모습입니다. 주황색 꺾은선 그래프가 코어 i9-10900K의 기본 상태를 나타내고, 분홍색 꺾은선 그래프는 전력 제한을 최대로 풀어준 상태를 나타냅니다. 단번에 그래프만 보더라도 이해가 되리라 생각되는데요. 올 코어 부스트 클록이 4.9 GHz로 동작하는 초창기에는 두 그래프가 동일 선상에서 움직이지만, PL2에서 PL1으로 전환되는 기본 상태는 부스트 클록이 4.2 ~ 4.3 GHz 수준으로 줄어드는 것을 알 수 있습니다. 이런 특성은 이전 세대 코어 시리즈에도 동일하게 존재하긴 했지만, 프로세서가 발휘할 수 있는 부스트 클록을 온전히 활용하기 위해서는 여전히 전력 제한을 수동으로 해제해 줄 필요가 있어 보이네요. 충분한 쿨링 설루션을 갖추었다는 전제 조건하에, 동영상 및 3D 렌더링과 같이 CPU에 매우 높은 부하를 가해야 하는 직종이라면 더 나은 성능 발휘를 위해서라도 전력 제한을 해제하는 것이 좋겠네요.















온도 및 소비전력

Kraken X62 수랭쿨러 & Blender 2.82a 렌더링 10분간 진행



위에서는 벤치마크와 게임 성능을 전반적으로 살펴보았습니다. 이번에는 CPU 온도와 시스템 소비전력 측정 자료를 함께 확인해볼 차례인데요. 우선 테스트 결과를 살펴보기에 앞서, 인텔 프로세서에 관한 얘기를 언급할 필요가 있어 보입니다. 온도와 소비전력 그래프만 본다면, 인텔 CPU는 상당히 낮은 수치를 보여준다고 생각하실 것 같은데요. 이는 마더보드에서 별도의 설정을 적용하지 않은 상태, 즉 앞서 설명해드린 전력 제한이 걸린 상태이기 때문입니다. 예를 들어, i5-10600K는 별도의 전력 제한 값과 무관하게 높은 부하가 걸려도 일정한 부스트 클록을 유지하지만, 그 외 나머지 인텔 CPU는 9세대 및 10세대 모두 전력 제한에 걸려 부스트 클록이 상당히 낮게 동작하는 상태입니다. 따라서 이번 테스트에서는 오해가 없도록 i9-10900K의 전력 제한을 해제한 상태도 대조군 자료로 첨부했으며, 5.1 GHz 오버클록을 적용한 상태 역시 함께 첨부했음을 참고 바랍니다.


위 전제조건을 깔고 그래프를 본다면 어떤 패턴이 보일 텐데요. i7-10700K와 i9-10900K, i7-9700K와 i9-9900K가 엇비슷한 평균 수치를 보여주고 있다는 점입니다. 이는 앞서 언급한 전력 제한, 즉 TDP와도 연관이 있는 부분인데요. 이번 10세대 코어 시리즈의 경우 TDP가 125W로 늘어났기에 상대적으로 9세대 코어 시리즈보다 높은 PL1 값을 유지하게 됩니다. 결국 부스트 클록의 향상과 소비전력 상승으로 이어지는 결과로 볼 수 있죠. i7-10700K와 i9-9900K가 동일한 코어 및 스레드 수인데도 다른 소비전력 양상을 보이는 이유라고 해석할 수 있습니다.


한편, i9-10900K의 전력 제한을 해제하여 본연의 성능을 온전히 발휘할 때는 소비전력이 상당히 높은 수치로 상승하는 것을 알 수 있습니다. 모든 코어에 부하가 걸렸을 때는 평균 309.4 W를 기록했으며, 메인스트림 데스크톱 프로세서치고는 상당히 높은 수치임을 알 수 있죠. 경쟁사의 라이젠 9 3900X가 230 W 이하를 유지하는 것을 보면, 10세대 코어 시리즈의 소비전력은 성능을 온전히 활용했을 때 조금 부담스러운 수치로 다가옵니다. 물론 오버클록을 적용해 모든 코어 클록을 일괄적으로 높이면 소비전력 역시 조금 더 늘어나는 것을 확인할 수 있었습니다.


하지만 독특하게도 온도는 나쁘지 않은 수치를 보여주는데요. 전력 제한을 해제하여 온전한 성능을 발휘한 i9-10900K를 기준으로 하더라도 80℃ 이내로 안정화되는 온도는 9세대 코어 시리즈를 생각하면 꽤 인상적인 부분입니다. 5.1 GHz 오버클록을 적용하더라도 90℃ 이내로 안정화되는 것 역시 마찬가지고요. CPU를 분해해본 것이 아니기 때문에 내부 구조를 완벽히 확인할 수는 없지만, 해외 매체에서 언급한 내용처럼 다이 높이를 줄이고 IHS(Integrated Heat Spreader)의 두께를 개선한 것이 사실이라면 상대적으로 낮아진 온도가 납득이 되네요.


그렇다면 조금 더 높은 부스트 클록을 유지하는 것이 가능한 게임에서는 어떤 양상을 보여줄까요?













게임 테스트에서는 모든 코어가 부스트 클록으로 동작하는 상황이기에, 저를 비롯한 여러분이 생각하는 양상이 펼쳐지는 것 같습니다. 코어 온도나 소비전력 모두 블렌더 테스트와는 다르게 인텔 프로세서 모두 비교가 가능한 수치로 상승했음을 알 수 있습니다. i5-10600K는 비교적 낮은 온도를 유지했고, i7-10700K나 i9-10900K 역시 그렇게 높지 않은 수준으로 온도를 유지하는 것을 알 수 있는데, 소비전력에서는 전반적으로 이전 세대보다 조금 더 높은 양상을 보였습니다. 다만 이런 소비전력 증가 패턴은 부스트 클록이 높아진 만큼 GPU를 활용할 수 있는 한계치 역시 조금 더 높아진 것에서 기인한 수치라는 점도 간과해서는 안 되겠네요.


경쟁사의 3세대 라이젠 프로세서는 소비전력 부문에서 상대적으로 낮은 수준을 꾸준히 유지하는 모습을 보였으며, 코어 온도 역시 쾌적한 수치를 보여주었습니다. 상대적으로 기본 CPU 전압이 높게 요구되던 라이젠 5 3600X는 코어 온도 부문에서 다른 대조군에 비해 조금 높은 온도를 보여주기도 했습니다.














부스트 클록은 얼마나 유지할까?



이제 코어 온도와 소비전력까지, 대부분의 테스트 결과를 함께 감상하신 것 같습니다. 마지막으로 살펴볼 것은 부스트 클록 수치입니다. PL2니 PL1이니, 어려운 용어와 함께 언급된 설명은 모든 이가 이해하기에 다소 어려울 수 있을 것 같습니다. 그래서 이번 파트에서는 실제 유지되는 부스트 클록이 어느 정도 수치인지를 조금 더 객관적으로 확인할 수 있게 도식화해보았습니다.


모든 코어에 강한 부하가 걸리는 상태에서의 평균 부스트 클록 항목을 살펴보면, 10세대 코어 시리즈는 4.2 ~ 4.5 GHz 사이에서 부스트 클록을 유지하는 것을 확인할 수 있습니다. 이는 코어 수나 스레드 수를 따졌을 때, 이전 세대의 상위 라인업인 i9-9900K나 i7-9700K보다 더 높아진 수치인데요. TDP가 상승한 만큼 부스트 클록 역시 조금 더 높게 유지할 수 있도록 설계되었다고 볼 수 있겠습니다. i9-10900K는 기본 상태에서 평균 부스트 클록이 4,228.4 MHz 정도로 나타나지만, 전력 제한을 해제하면 본래의 올 코어 부스트 클록 수치인 4.9 GHz에 수렴하는 모습을 보이기도 했습니다. 경쟁사의 3세대 라이젠 프로세서는 익히 알려진 바와 같이 코어 수나 부하량에 따라 코어 클록이 유연하게 변동하는 프리시전 부스트 2(Precision Boost 2) 기술이 적용되어 있는 만큼 지정된 수치를 언급하기가 미묘하지만, 보통 4.0 ~ 4.125 GHz 사이에서 동작하는 것을 알 수 있었습니다.









앞서 테스트했던 결과처럼 게임에서의 부스트 클록도 살펴보도록 하죠. 블렌더 테스트와는 달리 게임에서는 올 코어 부스트 클록을 온전하게 활용하는 것을 알 수 있는데요. i5-10600K는 모든 코어에 부하가 걸리는 상황이나 게임 모두 동일하게 4.5 GHz를 유지하는 모습을 보여주었습니다. 나머지 프로세서는 각자의 스펙에 맞추어 적정 성능을 보여주었으며, 경쟁사의 3세대 라이젠 프로세서 역시 게임에서는 조금 더 높은 부스트 클록을 유지하는 것을 알 수 있었습니다.












마치며

10세대 코어 시리즈가 말해주는 인텔의 현주소



2008년, 1세대 코어 시리즈가 등장한 이후 어언 12년이라는 시간이 지나 인텔은 10번째 코어 시리즈를 정식으로 시장에 출시했습니다. 매 세대마다 좋은 쪽으로든 나쁜 쪽으로든 이슈를 불러일으켜 왔고, 메인스트림 데스크톱 프로세서 시장의 발전을 이끌어왔던 만큼 코어 시리즈에 애착을 가진 분들이 많으리라 생각합니다. 하드웨어에 관심이 많은 마니아층이나 하드웨어에 관심이 없는 유저 모두 '컴퓨터=인텔'이라는 공식처럼 인텔이라는 기업을 이해하고 있는 분도 계실 정도니까요. 매년 혁신까진 아니라도 괄목할 성장을 이어오던 인텔이었지만, 최근 몇 년 동안은 그런 분위기가 많이 사그라들었다는 느낌입니다. 특히 스카이레이크 프로세서 이후 메인스트림 시장에는 제조공정의 최적화는 있어도 전환은 없는 상황이며, CPU 로직의 핵심인 아키텍처는 10세대에 이르는 현재까지도 스카이레이크 아키텍처에 기반하고 있습니다. 경쟁사가 오랫동안 x86 CPU 시장에서 침묵을 지켜오는 동안 인텔은 CPU 외의 기술 개발을 위해 사업 분야를 확장했고, 메인스트림 데스크톱 프로세서 시장에 대해서는 큰 관심을 쏟지 않는 느낌을 주었습니다. 그렇기에 지금처럼 경쟁사가 괄목할 만한 발전을 하는 상황임에도 인텔이 뚜렷한 변화를 제시하지 못하는 것이 아닌가 하는 씁쓸함이 느껴집니다.


10세대 코어 시리즈로 등장한 코멧레이크 프로세서는 최대 코어 수를 10개까지 늘리고 부스트 클록을 5 GHz 이상으로 끌어올렸습니다. 동일한 14 nm 제조공정을 언제까지 활용할 것이냐는 비난도 있지만, 한편으로는 동일한 제조공정으로 여기까지 개발력을 끌어올릴 수 있다는 것 역시 인텔이 대단하다고 볼 수 있는 포인트 중 하나겠네요. 2세대마다 마더보드를 교체하는 인텔의 정책상 이번 세대 역시 Z490 마더보드가 새로운 소켓 규격과 함께 출시되었는데, 오래된 구형 시스템을 활용하는 분이라면 큰 문제가 되지 않겠지만 8세대 및 9세대 코어 프로세서를 활용하고 있는 분은 업그레이드에 부담을 느낄 수 있겠다는 생각이 듭니다. 무엇보다도 i9-9900K나 i7-9700K과 같은 프로세서를 활용 중인 상황이라면 업그레이드를 강행하더라도 투자 금액 대비 효율이 큰 폭으로 늘진 않을 수 있으니까요. 햇수로 4년째에 접어든 라이젠 프로세서는 UEFI 펌웨어 업데이트를 적용하면 최신 프로세서도 활용이 가능하고, 최근에는 차세대 프로세서에 대한 지원도 확정(단, 400 시리즈 마더보드로 한정)하는 추세이기에 비교가 되는 부분이기도 합니다.


국내 메인스트림 데스크톱 시장은 이제 인텔이 절대적인 강자라고 불릴 수 없는 상황이 펼쳐졌습니다. 코멧레이크 프로세서는  분명 이전 세대보다 발전된 모습을 보이는 것이 사실이지만, 경쟁사의 발전 수준과 비교한다면 2% 아쉬운 느낌을 줍니다. 물론 5 GHz를 훌쩍 넘기는 부스트 클록과 10개로 늘어난 코어 수는 현세대 라이젠 프로세서와 경쟁하기에 충분해 보이지만, 올해 말경에 차세대 라이젠 프로세서가 등장한다면 대응이 어려워질 수 있습니다. 그래서인지 11세대에 해당하는 로켓레이크(Rocket Lake) 프로세서가 올해 4분기에 출시한다는 루머도 떠돌고 있지만, 아직은 알 수 없는 이야기죠. 앞서 언급했듯이 링 버스 아키텍처는 코어 수가 늘어남에 따라 복잡도가 많이 늘어나는 구조이기에 10코어가 한계치라고 볼 수 있으며, 이런 문제를 타파하기 위해서라도 차세대 제품에는 색다른 변화가 가미되어야 합니다. 이제 막 10세대 코어 시리즈가 출시된 상태지만, 차세대 플랫폼에서는 새로운 아키텍처가 적용되어 한층 더 발전된 프로세서로 경쟁사와 좋은 경쟁 구도를 그릴 수 있으면 좋겠습니다.




신제품이 출시되었음에도 인텔의 행보에 대한 아쉬움에 쓴소리를 이어갔지만, 10세대 코어 시리즈 자체는 기본적인 구성면에서 나쁘지 않다는 인상을 줍니다. 경쟁사의 CCD 구조와 달리 하나의 모놀리식(Monolithic) 다이로 구성되어 코어 간 레이턴시나 메모리 레이턴시에서 긍정적인 성능을 기대해볼 수 있으며, 상당히 높은 올 코어 부스트 클록 수치를 유지했기에 게임 성능에서는 여전히 왕좌를 차지할 것으로 예상이 됩니다. 물론 컴퓨터로 모든 사람이 게임만 즐기는 것은 아니기에 작업 성능도 중요하게 살펴볼 필요가 있는데요. 코어 i9-10900K를 기준으로 하면 여전히 경쟁사의 라이젠 9 3900X보다 코어 수에서 밀리기 때문에 상대적으로 낮은 성능을 보였지만, Adobe 소프트웨어와 같이 실생활에서 많이 활용하는 소프트웨어에서는 높은 부스트 클록을 이용해서 비슷한 수준까지 따라잡는 모습을 보이기도 했습니다. 높아진 부스트 클록과 더불어 모든 i5, i7 라인업에도 모두 하이퍼스레딩이 적용되었기 때문에 작업 성능 면에서도 이전보다는 훨씬 개선된 성능을 기대해볼 수 있겠습니다.


현재 10세대 코어 시리즈는 국내 예약가를 기준으로 i9-10900K는 724,000원, i7-10700K는 550,000원으로 가격이 형성(글 작성 시점에는 조금 더 상승)되어 있는데요. 출시 초기 가격임을 상정하더라도 마더보드 역시 금액대가 제법 상승하는 것을 고려하면 현재로는 제법 부담되는 수준이 아닐까 싶습니다. 조금이라도 가격이 안정화된다면 i5-10400(F)와 같은 모델이 제법 인기를 누릴 수 있지 않을까 기대되긴 하네요.


퀘이사존에서 준비한 벤치마크 테스트와 칼럼 본문은 여기까지입니다. 새로운 10세대 코어 시리즈에 맞추어 경쟁사는 어떤 대응을 해올지 궁금해지는데요. 인텔, AMD 가릴 것 없이 새로운 CPU가 출시한다면 다시금 퀘이사존 벤치마크 칼럼을 소개해드리도록 하겠으며, 이번 인텔 10세대 코어 시리즈 벤치마크 칼럼은 여기에서 마무리 짓도록 하겠습니다.


지금까지 퀘이사존 슈아였습니다.




※ 5/27 추가 : Non K 프로세서에 대한 테스트도 엠바고 해제 시점에서 추가되었습니다. 해당 벤치마크 칼럼을 확인하고 싶다면 아래 링크를 확인해주세요.



인텔 코어 i7-10700 / i5-10400 벤치마크 보러 가기






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